(57)【要約】【課題】光導波路デバイスにおける光損失を低減させる。【解決手段】光導波路フィルムケーブル１は、発光素子３、受光素子５及び光ガイド部材６から構成される。光ガイド部材６はフィルム状であって、クラッド部９の内部に略コの字状のコア部１０が形成されている。本体部１３と入光部１４との連続部に位置する肩部１６、本体部１３と出光部１５との連続部に位置する肩部１７には、４５度の傾斜角を有するミラー面１８，１９が形成されている。発光素子３から発せられた光はコア部１０の入光部１４内を伝播し、ミラー面１８により全反射される。ミラー面１８により９０度光路変換された光はコア部１０の本体部１３内を伝播し、ミラー面１９により全反射される。ミラー面１９により９０度光路変換された光はコア部１０の出光部１５内を伝播し、受光素子５により受光される。【選択図】図２
2007094303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド部内にコア部を有し光ガイド方向に延在された光ガイド部材が設けられた光導波路デバイスにおいて、
前記コア部は本体部とその両端部から前記本体部に対して略直交する方向に突出された入出光部とを有して略コの字状に二次元状に形成され、
前記本体部と入出光部との連続部に位置する肩部には傾斜面が形成されており、
前記コア部の傾斜面は外部に露出していることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光導波路デバイスにおいて、
前記光ガイド部材は、フィルム状に形成されていることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光導波路デバイスにおいて、
前記コア部の入出光部の端部に、光と電気の相互間で変換を行う光電変換素子が設けられていることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の光導波路デバイスにおいて、
前記入出光部のうち、一方の入出光部の端部に設けられた光電変換素子は発光素子であり、他方の入出光部の端部に設けられた光電変換素子は受光素子であることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項５】
第１クラッド層を形成し、
前記第１クラッド層上に、本体部とその両端部から前記本体部に対して略直交する方向に突出された入出光部とを有する略コの字状に二次元状に形成されたコア部であって前記本体部と入出光部との連続部に位置する肩部に傾斜面が形成されたコア部を形成し、
前記コア部を覆って前記第１クラッド層と同じ屈折率を有する第２クラッド層を形成し、
前記コア部の傾斜面を外部に露出させることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層を各層に対して垂直な方向に切断することにより、前記コア部の傾斜面を露出させることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層に対してエッチング処理を行うことにより、前記コア部の傾斜面を露出させることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路デバイス及び光導波路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信用部品として、高分子樹脂材料を使用した光導波路デバイスが利用されている。光導波路において光配線の方向を変えるために、光導波路の端部に４５度の傾斜面を形成し、この傾斜面によって光路を直角に曲げる技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７に、従来の光導波路デバイス３１の断面を示す。図７に示すように、光導波路デバイス３１は、基板３２の上に設けられた発光素子３３と、基板３４の上に設けられた受光素子３５と、光をガイドする光ガイド部材３６とから構成される。発光素子３３と光ガイド部材３６、受光素子３５と光ガイド部材３６は、それぞれ光路材３７，３８により接着されている。
【０００４】
光ガイド部材３６は、下から保護層３９、クラッド部４０、保護層４１からなり、クラッド部４０の内部には、クラッド部４０より屈折率の高いコア部４２が形成されている。光ガイド部材３６の両端部には、４５度の傾斜角を有するミラー面４３，４４が形成されている。ミラー面４３，４４は、刃先に傾斜角を有する角度付きブレードにより切削されて形成される。図７に示すように、発光素子３３から発せられた光は、ミラー面４３により全反射され、コア部４２内を進む。そして、ミラー面４４により全反射され、受光素子３５により受光される。
【０００５】
図７に示す全反射ミラー方式の他に、図８に示すミラーブロック方式の光路変換も利用されている。図８において、図７と同一の構成部分については同一の符号を付し、その構成については説明を省略する。図８に示すように、コア部４２内を伝播してきた光は、ミラー面４５により反射され、受光素子３５により受光される。ミラーブロック方式の場合には、反射効率を上げるために、ミラー面４５の表面に金属をコーティングすることが好ましい。
【特許文献１】特開２００１−１６６１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図７において、発光素子３３から発せられた光がコア部４２に達するまでには、光路材３７、保護層３９、クラッド部４０を通過しなければならないので、光拡散や界面反射による光損失が生じていた。同様に、光がコア部４２から受光素子３５に達する際にも光損失が生じていた。また、光損失を生じさせないようにするためには、高さ方向の高精度の位置調整が必要であった。
【０００７】
また、ミラー面４３，４４は、コア部４２と空気との屈折率差により光を全反射させるため、図９に示すように、光路材３７がミラー面４３に付着してしまうと、光が漏れてしまうという問題があった。また、角度付きブレードにより切削してミラー面４３，４４を形成するので、刃厚に依存する回転不安定が生じやすく、角度精度の制御に留意しなければならなかった。
【０００８】
本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、光導波路デバイスにおける光損失を低減させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、クラッド部内にコア部を有し光ガイド方向に延在された光ガイド部材が設けられた光導波路デバイスにおいて、前記コア部は本体部とその両端部から前記本体部に対して略直交する方向に突出された入出光部とを有して略コの字状に二次元状に形成され、前記本体部と入出光部との連続部に位置する肩部には傾斜面が形成されており、前記コア部の傾斜面は外部に露出していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路デバイスにおいて、前記光ガイド部材は、フィルム状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光導波路デバイスにおいて、前記コア部の入出光部の端部に、光と電気の相互間で変換を行う光電変換素子が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光導波路デバイスにおいて、前記入出光部のうち、一方の入出光部の端部に設けられた光電変換素子は発光素子であり、他方の入出光部の端部に設けられた光電変換素子は受光素子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の光導波路デバイスの製造方法は、第１クラッド層を形成し、前記第１クラッド層上に、本体部とその両端部から前記本体部に対して略直交する方向に突出された入出光部とを有する略コの字状に二次元状に形成されたコア部であって前記本体部と入出光部との連続部に位置する肩部に傾斜面が形成されたコア部を形成し、前記コア部を覆って前記第１クラッド層と同じ屈折率を有する第２クラッド層を形成し、前記コア部の傾斜面を外部に露出させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層を各層に対して垂直な方向に切断することにより、前記コア部の傾斜面を露出させることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層に対してエッチング処理を行うことにより、前記コア部の傾斜面を露出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光を傾斜面で全反射させて、略コの字状のコア部に沿って光を伝播させることにより、光ガイド方向と略直交する方向から光をコア部に直接導入することができ、また、光ガイド方向と略直交する方向にコア部から直接光を射出することができる。したがって、光が屈折率が異なる部分を通過することがないため、界面における散乱や反射を回避することができ、光損失を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における光導波路フィルムケーブル１の斜視図であり、図２は、光導波路フィルムケーブル１の断面図である。図１及び図２に示すように、光導波路フィルムケーブル１は、基板２の上に設けられた発光素子３、基板４の上に設けられた受光素子５、光ガイド方向（図２において右方向）に延在された光ガイド部材６から構成される。発光素子３と光ガイド部材６、受光素子５と光ガイド部材６は、それぞれ光路材７，８により接着されている。光路材７，８は、発光素子３及び受光素子５と光ガイド部材６とを接着固定する役割と、光の透過を安定させる屈折媒質としての役割を有する。
【００１８】
光ガイド部材６は、フィルム状であって可撓性を有し、クラッド部９、クラッド部９の内部に形成されたコア部１０、保護層１１，１２により構成されている。コア部１０の屈折率はクラッド部９の屈折率より高く、また、空気の屈折率より高い。したがって、コア部１０の内部を伝播する光は、クラッド部９又は空気との境界面において全反射する。クラッド部９の側面は、保護層１１，１２により覆われている。
【００１９】
図２に示すように、コア部１０は、光ガイド方向に延在された本体部１３と、本体部１３の両端部から本体部１３に対して略直交する方向に突出された入光部１４及び出光部１５と、を有し、略コの字状に形成されている。入光部１４及び出光部１５は、特許請求の範囲に記載の入出光部である。本体部１３と入光部１４との連続部に位置する肩部１６、本体部１３と出光部１５との連続部に位置する肩部１７には、それぞれ、４５度の傾斜角を有する傾斜面であるミラー面１８，１９が形成されている。このミラー面１８，１９において、コア部１０はクラッド部９の外部に露出し、外部の空気と接している。なお、コア部１０内を光が伝播する方向と垂直な方向のコア部１０の断面は角型に形成されている。
【００２０】
入光部１４の端部には、発光素子３が設けられている。発光素子３は、例えば、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）から構成されており、外部から供給された電気信号に応じて、光ガイド部材６との接触面に垂直な方向（図２において上方向）に光を発する。
【００２１】
出光部１５の端部には、受光素子５が設けられている。受光素子５は、例えば、ＰＤ（PhotoDiode）から構成されており、光ガイド部材６との接触面に垂直な方向（図２において下方向）の光を受光し、電気信号に変換する。
【００２２】
図２に示すように、発光素子３から発せられた光はコア部１０の入光部１４内を伝播し、ミラー面１８により全反射される。ミラー面１８により９０度光路変換された光はコア部１０の本体部１３内を伝播し、ミラー面１９により全反射される。ミラー面１９により９０度光路変換された光はコア部１０の出光部１５内を伝播し、受光素子５により受光される。
【００２３】
次に、図３〜図６を参照して、光導波路フィルムケーブル１の製造方法を説明する。
【００２４】
まず、図３（ａ）に示すように、保護層１１の上に、回転成膜法等により液状の樹脂薄膜を形成し、これを加熱処理することにより、クラッド層９ａを形成する。保護層１１は、例えば、ポリイミド、ＰＥＴ等の樹脂フィルムから構成される。クラッド層９ａは、光透過性を有する高分子樹脂材料からなり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、イミド系樹脂等から構成される。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、クラッド層９ａの上に、回転成膜法等により液状の樹脂薄膜を形成し、これを加熱処理することにより、クラッド層９ａより屈折率の高いコア層１０ａを形成する。コア層１０ａは、光透過性を有する高分子樹脂材料からなり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、イミド系樹脂等から構成される。
【００２６】
次に、コア層１０ａにマスクを塗布し、フォトリソグラフィ及びエッチング処理により、図３（ｃ）に示すように、コア部１０のコアパターンを二次元状に形成する。「二次元状に形成する」とは、図３（ｃ）に示す矢印Ｘ，Ｙを含むＸＹ平面と平行な面状に二次元パターンを形成することを意味する。すなわち、コア部１０は、クラッド層９ａの平面に沿って形成される。図３（ｄ）に示すように、コア部１０は、本体部１３、入光部１４及び出光部１５を有する略コの字状であって、本体部１３と入光部１４との連続部に位置する肩部１６、本体部１３と出光部１５との連続部に位置する肩部１７に、それぞれ、ミラー面１８，１９を有している。
【００２７】
次に、図４（ａ）に示すように、回転成膜法等により液状の樹脂薄膜を形成し、これを加熱処理することにより、クラッド層９ａと同じ屈折率を有する材料でコア部１０を覆ってクラッド層９ｂを形成する。クラッド層９ｂは、クラッド層９ａと同一組成の材料で形成されることが好ましい。さらに、図４（ａ）に示すように、クラッド層９ｂの上に保護層１２を形成する。保護層１２は、例えば、ポリイミド、ＰＥＴ等の樹脂フィルムから構成されている。図４（ｂ）に、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す。
【００２８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、図４（ａ）に示す各層を、コア部１０を含むように矩形に切り出した状態の斜視図及び上面図である。さらに、図５（ａ）及び（ｂ）のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃの位置で、各層に対して垂直に加工することにより、コア部１０のミラー面１８，１９を外部に露出させる。こうして、図６（ａ）及び（ｂ）に示す光ガイド部材６が完成する。図６（ａ）に示すクラッド層９ａ及びクラッド層９ｂが、図１及び図２に示すクラッド部９に相当する。
【００２９】
ミラー面１８，１９を露出させるための加工法としては、ダイサー又はレーザにより、保護層１１、クラッド層９ａ、クラッド層９ｂ及び保護層１２を各層に対して垂直な方向に切断してもよい。また、保護層１１、クラッド層９ａ、クラッド層９ｂ及び保護層１２の各層に対して、液相エッチング又は気相エッチング処理を行うことにより、不要な部分を溶解させてもよい。
【００３０】
そして、図１及び図２に示すように、発光素子３及び受光素子５と光ガイド部材６とを光路材７，８により接着し、光導波路フィルムケーブル１が完成する。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光をミラー面１８，１９で全反射させて、略コの字状のコア部１０に沿って光を伝播させることにより、光ガイド方向と略直交する方向から光をコア部１０に直接導入することができ、また、光ガイド方向と略直交する方向にコア部１０から直接光を射出することができる。したがって、光が屈折率が異なる部分を通過することがないため、界面における散乱や反射を回避することができ、光損失を低減させることができる。また、コア部１０における入光部１４及び出光部１５の長さを任意に設定することができる。
【００３２】
また、ダイサーにより切断してミラー面１８，１９を露出させる場合には、光ガイド部材６の外形切断と同一の薄刃で処理することができるため、高精度の加工を容易に行うことができるとともに、従来の角度付きブレードによる加工方法と比較して刃交換等の作業工数を減らすことができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る光導波路デバイスの例であり、これに限定されるものではない。光導波路フィルムケーブル１を構成する各部の細部構成に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
例えば、上記実施の形態では、ミラー面１８，１９の角度が４５度に形成されている場合について説明したが、ミラー面１８，１９の角度はこれに限定されず、発光素子３又は受光素子５の特性に応じて光損失が最小となる角度に調整することとしてもよい。また、上記実施の形態では、略コの字状のコア部１０が二次元状に形成されることとしたが、コの字状に限らず、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｍ字状、Ｎ字状等の二次元パターンが形成されることとしてもよい。
【００３５】
また、コアパターンの形成方法は、フォトリソグラフィ及びエッチング処理に限定されず、直接描画法等を用いることとしてもよい。
【００３６】
また、上記実施の形態では、発光素子３と受光素子５がそれぞれ異なる基板２，４の上に設けられていることとしたが、発光素子３と受光素子５が同一基板上に設けられていることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態における光導波路フィルムケーブル１の斜視図である。
【図２】光導波路フィルムケーブル１の断面図である。
【図３】クラッド層９ａの形成からコアパターンの形成までを説明するための図である。
【図４】クラッド層９ｂ及び保護層１２の形成方法を説明するための図である。
【図５】コア部１０を含むように各層を矩形に切り出した状態を示す図である。
【図６】ミラー面１８，１９を露出させた状態を示す図である。
【図７】従来の光導波路デバイス３１の断面図である。
【図８】ミラーブロック方式の光路変換を説明するための図である。
【図９】従来の光導波路デバイス３１における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  光導波路フィルムケーブル（光導波路デバイス）
３  発光素子
５  受光素子
６  光ガイド部材
７，８  光路材
９  クラッド部
９ａ  クラッド層（第１クラッド層）
９ｂ  クラッド層（第２クラッド層）
１０  コア部
１０ａ  コア層
１１，１２  保護層
１３  本体部
１４  入光部（入出光部）
１５  出光部（入出光部）
１６，１７  肩部
１８，１９  ミラー面（傾斜面）
３１  光導波路デバイス
３３  発光素子
３５  受光素子
３６  光ガイド部材
３７，３８  光路材
３９  保護層
４０  クラッド部
４１  保護層
４２  コア部
４３，４４  ミラー面
４５  ミラー面
【図１】
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【図２】
2007094303.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007094303.tif 000009
【図８】
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【図９】
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